用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置、监测系统的制作方法

本发明涉及绕组浸水式电机的智能监测的，具体而言，涉及一种用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置、监测系统。

背景技术：

1、在日常生活中，绕组浸水式电机已经广泛应用于多个领域。随着生产技术的不断更新，机电设备的结构也愈加复杂，同时对设备的可靠性要求也越来越高。绕组浸水式电机一般应用于深井取水，若绕组浸水式电机发生故障不能够及时地被工作人员发现，则会对整个系统造成非常严重的影响，因此对绕组浸水式电机的数据采集和状态评估至关重要，对于正在运行的绕组浸水式电机我们需要对其进行实时监控。在设计之初考虑到安装传感器对绕组浸水式电机进行状态监测，尤其地，需要一种具有便于镶嵌的融合感知装置安装于电机的绕组与轴承座附近。

2、现有的技术中大部分是针对陆地上的电机采集数据。随着智能制造的提出和智慧水务的建设，水下绕组浸水式电机也需要并入现有的监测系统。针对现有的工业系统，我们希望能够通过安装镶嵌型融合感知装置，使得绕组浸水式电机能够更加智能化，更加重要的是，能够使得智慧水务能够更好地监测远在水下几十米深的绕组浸水式电机的运行状态。

3、然而，现有的镶嵌型融合感知装置，都采用了云计算的方法，并且不能实现水下工作，这些方法往往存在着如下几个问题：（1）数据传输成本高；（2）网络延时将导致实时性能降低；（3）工业物联网中存在安全和隐私问题。

4、综上所述，绕组浸水式电机需要一种能够镶嵌在其内部的融合感知装置，以实现能够完成电机数据源的采集与电机健康状态的判断。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一目的在于提出一种用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置。

3、本发明的第二目的在于提出一种用于绕组浸水式电机的监测系统。

4、为了实现上述目的，本发明的第一方面的技术方案，提供了一种用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，所述镶嵌型融合感知装置安装于绕组浸水式电机的内部，所述镶嵌型融合感知装置包括：温度采集模块，用于采集所述绕组浸水式电机的三相绕组或轴承的运行温度信息，并将所述三相绕组或轴承的运行温度信息发送至数据预处理模块；振动信息采集模块，用于采集所述绕组浸水式电机的轴承的运行振动信息，并将所述轴承的运行振动信息发送至数据预处理模块；mcu控制模块，用于接收输入采集所述绕组浸水式电机的三相绕组或轴承的运行温度信息、和绕组浸水式电机的轴承的运行振动信息的指令，并根据所述指令控制所述温度采集模块和振动信息采集模块进行数据采集；所述数据预处理模块，用于接收所述三相绕组或轴承的运行温度信息、和所述轴承的运行振动信息，并对所述三相绕组或轴承的运行温度信息、和所述轴承的运行振动信息进行数据预处理；所述数据预处理模块，还用于将数据预处理后的所述三相绕组或轴承的运行温度信息、和所述轴承的运行振动信息发送至数据融合模块；所述数据融合模块，用于接收数据预处理后的所述三相绕组或轴承的运行温度信息、和所述轴承的运行振动信息，并对数据预处理后的所述三相绕组或轴承的运行温度信息、和所述轴承的运行振动信息进行打标签操作；所述数据融合模块，还用于将进行打标签操作后的所述三相绕组或轴承的运行温度信息、和轴承的运行振动信息融合在一起，并将融合后的信息数据发送至数据传输模块；所述数据传输模块，用于接收所述融合后的信息数据，并将所述融合后的信息数据上传至上位机，以供所述上位机将接收到的所述融合后的信息数据作为训练好的深度学习模型的输入；其中，所述训练好的深度学习模型在所述上位机上运行。

5、优选地，所述温度采集模块采用至少一个温度传感器来实现；以及所述振动信息采集模块采用一个振动传感器来实现。

6、优选地，所述温度采集模块采用多个温度传感器采集所述绕组浸水式电机的三相绕组的运行温度信息；或所述温度采集模块采用多个温度传感器采集所述绕组浸水式电机的轴承的不同位置处的运行温度信息，并对所述不同位置处的运行温度信息进行算数求平均值。

7、优选地，所述振动传感器采集到的所述轴承的运行振动信息包括空间x、y、z这3个轴向的振动数据。

8、优选地，对所述轴承的运行振动信息进行数据预处理，具体包括：对所述轴承的运行振动信息进行滑动平均滤波，以消除所述轴承的运行振动信息中的无效数据；所述轴承的运行振动信息为轴承的振动时域信息；对滑动平均滤波后的轴承的运行振动信息进行提取峰峰值信息；所述峰峰值信息能有效地反映所述轴承的振动强度；对所述峰峰值信息进行快速傅里叶变换，以将所述峰峰值信息转换为对应的振动频域信息，以根据所述对应的振动频域信息得出所述峰峰值信息的频率特性，以便上位机根据所述峰峰值信息的频率特性进行数据分析。

9、优选地，所述数据传输模块采用有线的rs485通信模块来实现。

10、优选地，所述绕组浸水式电机容纳所述镶嵌型融合感知装置。

11、优选地，使用亚克力材质对所述镶嵌型融合感知装置进行封装；以及所述镶嵌型融合感知装置的内部使用防水胶注满，以使得所述镶嵌型融合感知装置具有防水的功能。

12、本发明的第二方面的技术方案，提供了一种用于绕组浸水式电机的监测系统，包括：至少一个如上述任一技术方案中的镶嵌型融合感知装置；以及上位机；所述上位机将所述镶嵌型融合感知装置发送的融合后的信息数据作为训练好的深度学习模型的输入；其中，所述训练好的深度学习模型在所述上位机上运行，以及在将所述镶嵌型融合感知装置发送的融合后的信息数据输入到该训练好的深度学习模型后，该训练好的深度学习模型可以直接输出所述绕组浸水式电机的健康状态的评估结果。

13、优选地，当所述镶嵌型融合感知装置的数量为多个时，所述上位机与每个镶嵌型融合感知装置进行通讯交互。

14、本发明的有益效果：

15、（1）本发明提供的用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，通过将该镶嵌型融合感知装置安装于绕组浸水式电机的内部，达到了将温度采集模块和振动信息采集模块采集到的信息数据进行预处理后再进行数据融合的目的，并通过数据传输模块，将该融合后的信息数据上传至上位机，实现了绕组浸水式电机的数据源采集的工作，进而方便后续的上位机根据该融合后的信息数据对绕组浸水式电机的健康状态做出评估。

16、（2）本发明提供的用于绕组浸水式电机的监测系统，在将至少一个嵌型融合感知装置发送的融合后的信息数据输入到上位机运行的训练好的深度学习模型后，该训练好的深度学习模型可以直接输出绕组浸水式电机的健康状态的评估结果，达到了对正在运行的绕组浸水式电机进行实时监控的目的，解决了绕组浸水式电机水下难以监测其健康状态的问题。

17、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，其特征在于，所述镶嵌型融合感知装置安装于绕组浸水式电机的内部，所述镶嵌型融合感知装置包括：

2.根据权利要求1所述的用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，其特征在于，所述温度采集模块采用至少一个温度传感器来实现；以及所述振动信息采集模块采用一个振动传感器来实现。

3.根据权利要求2所述的用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，其特征在于，所述温度采集模块采用多个温度传感器采集所述绕组浸水式电机的三相绕组的运行温度信息；或

4.根据权利要求2所述的用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，其特征在于，所述振动传感器采集到的所述轴承的运行振动信息包括空间x、y、z这3个轴向的振动数据。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，其特征在于，对所述轴承的运行振动信息进行数据预处理，具体包括：

6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，其特征在于，所述数据传输模块采用有线的rs485通信模块来实现。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，其特征在于，所述绕组浸水式电机容纳所述镶嵌型融合感知装置。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置，其特征在于，使用亚克力材质对所述镶嵌型融合感知装置进行封装；以及所述镶嵌型融合感知装置的内部使用防水胶注满，以使得所述镶嵌型融合感知装置具有防水的功能。

9.一种用于绕组浸水式电机的监测系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的用于绕组浸水式电机的监测系统，其特征在于，当所述镶嵌型融合感知装置的数量为多个时，所述上位机与每个镶嵌型融合感知装置进行通讯交互。

技术总结
本发明涉及绕组浸水式电机的智能监测的技术领域。本发明提供一种用于绕组浸水式电机的镶嵌型融合感知装置、监测系统。该装置包括：温度采集模块，采集电机三相绕组或轴承的运行温度信息；振动信息采集模块，采集电机轴承的运行振动信息；MCU控制模块，根据指令进行数据采集；数据预处理模块，对该运行温度信息和运行振动信息预处理；数据融合模块，对预处理后的运行温度信息和运行振动信息打标签；数据融合模块，将打标签后的运行温度信息和运行振动信息融合，并将融合后的信息数据发送至数据传输模块；数据传输模块，将该融合后的信息数据上传至上位机。本发明实现绕组浸水式电机的数据源采集工作，进而方便上位机评估绕组浸水式电机的健康状态。

技术研发人员：王大志,谢银元,郑伟清,田雨倩,王艺瑾,赵贵忠,张婷婷
受保护的技术使用者：沈阳众创高科节能电机技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10